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我国高电压等级变压器行业概况及变压器行业发展趋势

发布时间:2022-08-03 19:36:33 来源:IM体育下载 作者:IM体育世界杯

  在输电网中,电气设备可以分为一次设备和二次设备,其中一次设备是供电系统的主体,直接用于生产、变换、输送、疏导、分配和使用电能,二次设备是对电力系统内一次设备进行监察、测量、控制、保护、调节的辅助设备。具体情况如下:

  电网中运行的变压器是电力系统中重要的输配电设备,可以将一种电压的电能转换为另一种电压的电能。变压器一般分成电力变压器、换流变压器和电抗器等,其中:①电力变压器主要是用于输电及配电使用的变压器;②换流变压器用于远距离直流输电线路两端的换流站,与换流器连接将交流电能和直流电能互相转换;③电抗器用于线路里的限流或限压,补偿高压输电线的容性电流或电压,从而起到稳定电网的作用。

  在超/特高压交流输电中,交流变压器为核心设备;在超/特高压直流输电中,换流变压器是核心设备。换流变压器在交流电网与直流线路之间起连接和协调作用,将电能由交流系统传输到直流系统或由直流系统传输到交流系统,是交、直流输电系统中换流、逆变两端接口的核心设备。由于换流变压器阀侧与直流相连,因此换流变压器不仅承受交流电压,而且还需要承受直流电压,因此换流变压器的结构特殊、复杂,关键技术高难,对制造环境和加工质量要求严格。换流变压器制造技术是世界变压器制造领域的尖端技术之一,代表着目前变压器制造业的最高水平,我国换流变压器技术水平已达国际领先水平。当前国内仅有特变电工、中国西电、保变电气、山东电力设备等少数几家企业掌握换流变压器制造技术。

  我国变压器生产企业较多,细分行业集中度与电压等级的上升成正比。在特高压变压器领域,特变电工、保变电气、中国西电、山东电力设备具有±800kV特高压直流输变电、1000kV特高压交流输变电成套设备的研制和生产能力。根据2019年至2021年特高压交流变压器、特高压直流用换流变压器中标情况,中标企业主要为特变电工、山东电力设备、保变电气和中国西电。在电压等级500kV及以上变压器市场,亦主要为上述四家等国内企业及西门子、ABB等外资企业。

  随着我国对于基础建设的推动,高电压等级电网(110kV电压及以上)建设日趋完善。高电压等级变压器的容量从2011年的268,836万kVA稳步提升至2020年的494,022万kVA,复合年增长率为6.99%。

  近十年,我国超高压交流变压器的容量随着电网投资的逐步提升,从94,853万kVA增加至190,719万kVA,复合年增长率为8.07%;超高压直流用换流变压器的容量从7,028万kVA增长为14,930万kVA,复合年增长率为8.73%。超高压交流变压器容量和超高压直流用换流变压器容量预计将继续维持增长。

  特高压变压器在“十三五”期间迎来建设高峰,年均投入及修建里程均超过“十二五”,特高压变压器累计容量大幅增长。其中,特高压直流用换流变压器累计容量增至30,557万kVA,特高压交流变压器累计容量增至18,000万kVA。预计在“十四五”期间,随着电网投资规模的增大,对特高压变压器的需求将会进一步上升。

  在国家“双碳”政策的战略指导下,国家工信部、国家市场监管总局和国家能源局联合发布《变压器能效提升计划(2021—2023年)》,大力推广高效节能变压器在输电网中的使用,逐步淘汰在网运行的低效变压器。随着特高压、超高压线路建设的持续扩张和高效节能变压器对低效变压器的替代,未来变压器累计总容量将不断上升。

  根据国家统计局的数据,我国电力消费量自2010年的41,934.49亿千瓦时上升至2019年的74,866.12亿千瓦时,年复合增长率超过6.65%,用电需求快速增长。其中,主要的用电需求集中在我国华北、华中、华东地区,上述地区的工业用电占比超过六成。工业用电高能耗及长时间运作的特性要求电量的供应需保持稳定、充足。我国西北部地区不仅煤炭资源丰富,还适宜发展多种新能源发电,而本地却用电需求少,存在资源未能充分利用的情况。因此,大容量、远距离的输电是我国电力发展的主要方向,跨区域的电耗也决定了提高电压等级成为输电技术的主要发展方向。

  超高压、特高压输电具有远距离、大容量、低损耗、少占地的综合优势,可以大幅度提高电网自身的安全性、可靠性、灵活性和经济性。超高压、特高压行业的发展有利于优化我国电网和电源布局,促进电力工业整体和区域经济协调发展,能够有效地实现能源和资源的配置。因此,建设超高压、特高压电网成为我国电力发展的必然趋势。

  随着“双碳”系列政策的陆续出台和持续落实,我国能源结构调整和能源装备产业转型升级加速推进,风电、光伏等新能源产业迎来历史发展机遇。而我国风电、光伏等新能源发电集中在西部地区,需要通过输电损耗最小的特高压输电将电力输送到电力需求集中的东南部地区。2022年5月,国家发改委和国家能源局发布《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》,提出加快推进以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地建设。加大力度规划建设以大型风光电基地为基础、以其周边清洁高效先进节能的煤电为支撑、以稳定安全可靠的特高压输变电线路为载体的新能源供给消纳体系。

  “十三五”期间,国家电网累计投运“13交12直”特高压工程。“十四五”期间,国家电网规划建设特高压工程“24交14直”,涉及线万余公里,变电换流容量3.4亿千伏安,总投资3,800亿元。

  综上,为适应我国输电技术的发展,我国变压器也向着高电压、大容量的方向发展。我国在网运行的交流输电变压器电压等级已达到1000kV,直流输电用换流变压器电压等级以达到±1100kV。在变压器容量方面,单相变压器容量已达到1000MVA、三相变压器容量已达到1330MVA。

  随着我国提出“碳达峰、碳中和”目标以来,国内新能源转型趋势持续加速。电力领域是我国碳排放的重要来源,根据中电联统计,2021年火电在全国发电量中的占比仍高达67%。为实现“双碳”目标,自“十四五”开始风电、光伏等新能源有望成为主要的电力装机增量。2021年10月26日,我国正式印发《2030年前碳达峰行动方案》,方案中明确提出2025年我国非化石能源消费比重达到20%左右,单位国内生产总值能源消耗较2020年下降13.5%,单位国内生产总值二氧化碳排放较2020年下降18%;2030年非化石能源消费比重达到25%左右,单位国内生产总值二氧化碳排放较2005年下降65%以上。

  但新能源如风能、太阳能等存在供应不稳定、波动大的缺点,分布式电源的并网也对电网提出新的挑战。为了应对由此产生的复杂情况,电网将向各环节数字化、调度环节智能化的柔性电网发展。考虑到新能源发电具有波动性的特征,我国逐步形成了以柔性直流为代表的新型输电技术,具备平稳输电波动性和上千公里远距离输送的能力。因此,在以新能源为主体的新型电力系统中,以柔性直流为主导的先进输电技术未来将有大量的应用。

  2022年5月,国家发改委和国家能源局发布《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》,提出“加快构建适应新能源占比逐渐提高的新型电力系统”。随着新型电力系统的加快构建,作为输电系统核心设备的变压器也将向着适应柔性电网输电要求的方向发展。

  2020年5月29日,国家标委会、市场监督管理总局发布《电力变压器能效限定值及能效等级》(GB20052-2020),并于2021年6月1日正式实施。新的国标修订和整合了之前的两项国家强制标准GB20052-2013(三相配电变压器能效限定值及能效等级)、GB24790-2009(电力变压器能效限定值及能效等级)。在新标准下,各类电力变压器损耗指标下降幅度约在10%~45%,变压器新国标对能效口径的收紧将推动变压器的技术工艺升级以及行业格局的优化。

  2020年12月,国家工信部、国家市场监管总局、国家能源局联合印发《变压器能效提升计划(2021—2023年)》。《变压器能效提升计划(2021—2023年)》中要求:a、到2023年,高效节能变压器符合新修订《电力变压器能效限定值及能效等级》(GB20052-2020)中1级、2级能效标准的电力变压器在网运行比例提高10%,当年新增高效节能变压器占比达到75%以上;b、加大高效节能变压器推广力度。自2021年6月起,新增变压器须符合国家能效标准要求,鼓励使用高效节能变压器;c、加快电网企业变压器能效提升。推动电网企业开展在网运行变压器全面普查,制定淘汰计划并组织实施。到2023年,逐步淘汰不符合国家能效标准要求的变压器。加快电网企业变压器升级改造,推行绿色采购管理,自2021年6月起,新采购变压器应为高效节能变压器。

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